2022年RO反渗透方案及操作说明.docx
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1、1. 反渗透简介1-1 膜法别离分类膜法液体别离技术一般可分四类:微滤MF 截留 0.1-1微米之间颗粒;超滤 UF截留 0.002-0.1微米之间颗粒;纳滤 NF能截留 1 纳米 0.001 微米而得名;和反渗透 RO,反渗透能阻挡全部溶解性盐及分之量大于 100 的有机物,但答应水分子透过;反渗透广泛用于海水及苦咸水淡化, 锅炉给水 , 工业纯水及电子级超纯水制备,饮用纯洁水生产,废水处理及特种别离等过程,在离子交换前使用反渗透可大幅度地降低超作费用和废水排放量;被视为最精密的膜法液体别离法;1-2 反渗透原理我们知道渗透是指稀溶液中的溶剂 水分子 自发地透过半透膜进入浓溶液 浓水 侧的溶
2、剂 水分子 流淌现象;在溶液自然渗透的过程中,浓溶液侧液面不断上升,稀溶液侧液面相应降低;直到两侧形成的水柱压力抵消了溶剂分子的迁移,溶液两侧的液面不再变化,渗透过程到达平稳点,此时的液柱高度差称为该溶液的渗透压;反渗透原理是:假设我们在浓溶液侧施加压力克服自然渗透压,当高于自然渗透压的操作压力施加于浓溶液侧时,水分子自然渗透的流淌方向就会逆转,进水 浓溶液 中的水分子部分通过膜成为稀溶液侧的凈化水; RO主机就是以反渗透原理为基础进行水质纯化的; 请参照以下图 反渗透在运行过程中,水流以肯定速度横向流过膜管的同时,由于压力存在的缘由,纯水纵向透过反渗透膜而进入集水层,从中心集水管排出;而浓缩
3、高浓度水横向流过膜管,从排水管路排走;1-3 影响反渗透膜性能的因素1-3-1 基本定义1回收率 :指膜系统中给水转化成为产水时透过液的百分率;膜系统的设计是基于预设的进水水质而定的, 设置在浓水阀可以调剂并设定回收率; 回收率常常期望最大化以便获得最大产水量, 但是应当以膜系统内不会因盐类等杂质的过饱和发生沉淀为它的极限置;2脱盐率 :通过渗透膜从系统进水中除去总可溶性的杂质浓度的百分率,或通过膜脱除特定组份如二价离子或有机物的百分数;3 透盐率 :脱盐率的相反值,是进水中溶解性杂质成份透过膜的百分率;水质计一般显示此数据;4 流 量:流量是指进入膜组件的进水流率,常以每小时立方米数 M3/
4、H 或没分钟加仑数 gpm 表示;浓水流量是指离开膜组件系统的未透过膜的那部分“进水”流量;5 通量:单位膜面积上透过液的流率,通常以每小时平方米升数L/M2h 或每天每平方英尺加仑数gfd 表示,单位膜面积的产水量 ;6渗透液 :透过膜系统产生的净化产水 纯水 ;7浓缩液 :未透过膜系统的那部分水浓水 ;8渗透压 :是水中所含盐分或有机物浓度和种类的函数,盐浓度增加,渗透压也增加,因此进水驱动压力大小主要取决于进水中的含盐量;1-3-2 压力的影响透过膜的水通量随进水压力的增加而直线增加;增加进水压力也增加了脱盐率,由于膜通过水的速率比透过盐分的速率快,但是两者之间的变化没有直线关系,而且通
5、过增加压力提高盐分的排除率有上限限制,超过肯定的压力,脱盐率不再增加,某些盐分仍会和水分子耦合一同透过膜;1-3-3 温度的影响膜系统产水电导对温度的变化特别敏锐,随着水温的增加,水通量几乎线性的增大,这主要归功于透过膜的水分子的粘度下降、扩散才能增加;反之就线性降低,以25计,每降低 4,产水量降低约10;增加水温亦会导致脱盐率降低或透盐率增加,由于盐分也会应温度的提高而扩散速率加大所致;1-3-4 盐浓度的影响假如压力保持恒定,含盐量越高,水通量就越低,同时水通量的降低,增加了透过膜的盐通量降低了脱盐率;1-3-5 回收率的影响假如回收率增加进水压力恒定 ,残留在浓水中的含盐量更高,自然渗
6、透压将不断增加直到与施加的压力相同,这将抵消进水压力的推动作用,减慢或停止反渗透过程,使水通量降低或停止;RO系统的最大可能回收率并不肯定取决于渗透压的限制,往往取决于原水中的含盐量和他们在膜面上要发生沉淀的倾向,最常见的微溶盐使碳酸钙、硫酸钙和硅,应当采纳原水化学处理方法阻挡盐类因膜的浓缩过程引发的结垢;1-3-6 PH 值的影响反渗透膜适用的 PH范畴很大,在PH4-10 之间有比较稳固的脱盐率和水通量,过低或过高的PH会影响脱盐率,并损坏膜管;2. 水化学与预处理2-1 序言为提高反渗透膜系统效率,必需对原水进行有效的预处理,针对原水水质情形和系统回收率等主要设计参数要求,挑选相宜的预处
7、理工艺,就可以削减污堵、结垢和膜降解,从而大幅度提高系统效能, 实现系统产水量、脱盐率、回收率和运行费用的最优化;污堵:定义为有机物和胶体在膜外表上的沉积;结垢:定义为部分盐类的浓度超过其溶度积在膜面上的沉淀,例如碳酸钙、硫酸钡、硫酸钙、硫酸锶、氟化钙和磷酸钙等;不合理的预处理常常造成膜的频繁清洗和系统的衰减,预处理方案取决于水源、原水组成和应用条件, 而且主要取决于原水的水源, 井水水质稳固, 污染可能性低; 地表水是一种直接受季节影响的水源, 有发生微生物和胶体两方面高度污染的可能性;工业和市政废水含有更加复杂的有机和无机成分,某些有机物可能会严峻影响RO膜,引起产水量严峻下降或膜的降解,
8、因而必需有设计更加周全的预处理;2-2 预处理设备2-2-1 PAC未设PAC应用范畴广,适应水性广泛,易快速形成大的矾花,沉淀性能好,相宜的PH值范畴较宽 5 9 间,且处理后水的PH值和碱度下降小,水温低时,仍可保持稳固的沉淀成效,碱化度比其它铝盐、铁盐高,对设备腐蚀作用小;该产品是一种无机高分子混凝剂;主要通过压缩双层,吸附电中和、吸附架桥、沉淀物网捕等机理作用,使水中微小悬浮粒子和胶体离子脱稳,集合、絮凝、混凝、沉淀,到达净化处理成效;将该产品固体与常温水按1/3 的重量比边搅拌边投加,至完全溶解后,再加水稀释到所需要浓度;主要设备如下:1. 药剂槽:容量 500L2. 加药机: LM
9、I 定量加药泵3. 使用药剂: PAC4. 药剂添加量: 3 5ppm约 5mg/L约 5g/T 原水入水T/hr 5g/Tg/hr5. 加药机调剂:药液稀释10 倍ml/hr ,调剂加药机 Stork, Speed.6. 加药周期:设备采水时同时添加2-2-2 NaHSO3反渗透膜在余氯含量 1ppm接触 2001000 小时后,可能会显现膜的降解简称200 1000ppm hr 的抗氯才能;余氯可以通过化学复原剂将其复原成无害的氯离子,焦亚硫酸钠SMBS 是最常用的去除余氯及抑制微生物活性的化学品,当他溶于水中时,SMBS形成亚硫酸氢钠 SBS:Na2S2O5 H2O 2NaHSO3SBS
10、然后复原次氯酸:NaHSO3 HOCL HCL NaHSO4实际中每脱除 1.0mg 的余氯需要加入 3.0mg 的 SMBS;干燥阴冷的储存条件下,固体SMBS的有效期为 4 6 个月,但在水溶液中,亚硫酸氢钠SBS会随时与空气中的氧发生氧化复原反应,浓度2、10、 20、 30的有效期分别为 3 天、 7 天、 1 个月、 6 个月; SMBS必需是食品级并且仍需是未经过钴活化过的产品;或直接使用食品级的SBS;调配量需在有效期内用完 .主要设备如下:1. 药剂槽:容量 250L2. 加药机: LMI 定量加药泵3. 使用药剂: SMBS或 SBS4. 药剂添加量: 3 5ppm约 5mg
11、/L约 5g/T 原水入水 25 T/hr 5g/T 125 g/hr5. 加药机调剂:固体药剂稀释10 倍 20 1250ml/hr ,调剂加药机 Stork60 , Speed 100 .6. 加药周期:设备采水时同时添加2-2-3 介质过滤介质过滤可以除去颗粒、悬浮物和胶体,最常用的过滤介质是石英砂和无烟煤,细砂过滤器石英砂颗粒有效直径为 0.35 0.5mm,无烟煤过滤器颗粒有效直径为0.7 0.8mm,或石英砂上填充无烟煤的双介质过滤器; 过滤介质的最小设计总床体深度为0.8m,双介质过滤器通常填充0.5m 高的石英砂和 0.4m高的无烟煤;压力式过滤槽设计流速通常小于10 20m/
12、h,反洗流速 40 50m/h;对高污染倾向的原水过滤流速必需小于 10m/h 或采纳二级介质过滤;介质过滤含以下设备1. 石英砂槽: 1800 mm,3气缸蝶阀2. 活性炭槽: 1400 mm,3气缸蝶阀3. 设计反洗周期:每运行24 小时反洗一次4. 设计石英砂更换周期: 3 年 0.3 0.5mm石英砂 4500 公斤/ 次5. 设计活性炭更换周期: 4-6 个月 10-20 目活性炭 750 公斤/ 次,视原水水质而定贵公司净水再经过二次活性碳过滤其设备如下1. 活性炭槽: 900 mm, 2气缸蝶阀2. 设计反洗周期:每运行24 小时反洗一次3. 设计活性炭更换周期: 4-6 个月
13、10-20 目活性炭 350 公斤/ 次,视原水水质而定2-2-4 微滤或超滤未设微滤 MF或超滤 UF膜能除去全部的悬浮物,依据有机物分子量和膜截留分子量的大小,超滤仍能除去一些有机物,假如操作治理得当,SDI 可以小于 1,此时即将污染问题转移到了微滤或超滤上了;但是其耐污染、耐清洗才能、耐余氯才能远远大于反渗透;设备规格及操作详见超滤说明书;2-2-5 强酸阳树脂软化222用 Na 离子置换和除去水中结垢阳离子如Ca 、Ba、Sr等;交换饱和后的树脂用NaCL再生,这一过程称为原水软化处理;在这一过程中,原水PH不会转变;软化树脂假如再生准时的话,可排除各种碳酸盐或硫酸盐垢的危急,是一种
14、特别有效和保险的阻垢方法;树脂软化含以下设备1. 软化树脂槽: 800mm.2 气缸蝶阀,2. 树脂量:拜耳 Bayer S-80750 升3.设计再生周期:采水累计 50 0.8 750/ 300TDS 100吨, 1TDS 1/2 s4. 再生药剂:工业用盐 NaCL,用药量 200g/L ,到达累计流量后启动再生;5. 药剂用量: 150 / 次;稀释为 500 升满溶解槽6. 树脂更换周期: 2 3 年2-2-6 阻垢剂阻垢剂可以用于掌握碳酸盐垢、硫酸盐垢以及氟化钙垢,能有效地降低膜结垢的危急,削减膜化学清洗次数;没有树脂软化设备阻垢剂必需添加,以延长膜使用寿命;主要设备如下:7. 药
15、剂槽:容量 250L8. 加药机: LMI 定量加药泵9. 使用药剂: DK75310. 药剂添加量: 5ppm约 5mg/L约 5g/T 原水入水 12T/hr 5g/T 60 g/hr11. 加药机调剂:药液稀释20 倍 1200ml/hr ,调剂加药机 Stork60, Speed100;12. 加药周期:设备采水时同时添加注: 1g 1ml 计;2-2-7 杀菌剂全部的原水均含有微生物:即细菌、藻类、真菌、病毒和其它高等生物;细菌的一般尺寸为1 3 m,但它与无生命的颗粒不同之处在于它们有繁衍才能,在相宜的条件下形成生物膜;膜元件的生物污染将严峻影响反渗透系统的性能,显现进水至浓水间压
16、差快速增加,导致膜元件发生“望远镜”现象与机械损坏以及产水量的下降;设备停机期间 , 应采纳适当的膜爱护液加以浸泡爱护, 在配置爱护液时 , 请留意储存液是以重量比为基准的 , 爱护液详细化学组分为 :18.020% 的丙二醇防冻剂和1.0%食用等级的亚硫酸氢钠 SMBS 混合液 . 在一周内的储存期中 , 单纯的 1.0% SMBS 溶液就能够抑制膜内的微生物生长. 长时间停机每周检查一次 PH,低于 3 时当亚硫酸氢钠氧化成硫酸时,PH会降低立刻更换爱护液;生物膜一旦形成,清洗就特别困难,由于生物膜能爱护微生物受水力的剪切力影响和化学品的消毒作用,此外,没有被完全清除的生物膜将引起微生物再
17、次快速的滋生;除采纳微滤或超滤外,连续或定期向原水中加入杀菌剂较有效的防止微生物的污染;主要设备如下1. 药剂槽:容量 250L2. 加药机: LMI 定量加药泵3. 使用药剂: KT8534. 药剂添加量: 10ppm约 10mg/L约 10g/T 原水入水 12 T/hr 10g/T 120 g/hr5. 加药机调剂:药液稀释10 倍 1200ml/hr ,调剂加药机 Stork60, Speed100;6. 加药周期:每采水 4 天加药 4 小时2-2-8 过滤器每台反渗透系统都应配置滤芯式保安过滤器,其孔径的最低要求为小于10 m,它对膜和高压泵起爱护作用, 防止可能存在的悬浮颗粒的破
18、坏,通常它是预处理的最终一道, 我们举荐使用孔径小于5m, 假设水中硅浓度超过理论溶解度时,建议挑选1m的滤芯;不建议使用可清洗滤芯式过滤器,但可以在上游增设一个可清洗式过滤器如袋式过滤器;主要设备如下1. 滤芯过滤器: 307 支装2. 进出口压力表: 5 公斤直立式 2 个3. 使用滤芯: 5m 30 4. 设计更换周期: 7-15 天或进出口压力差增加0.3 0.5 2-2-9 在线预防性清洗膜系统一旦投入运行,就不行防止地存在污堵和结垢现象,长时间后就会在膜外表形成污垢fouling就是指掩盖在膜外表上的各种沉积物,包括水中的结垢物;有效的系统清洗,最大限度地复原膜系统的性能; 但拖延
19、太久才进行清洗,就很难完全将污染物从膜外表上清洗掉,针对特定地污染, 只有实行相应的清洗方法,才能到达好的成效;错误地挑选清洗化学药品和方法,有时会使膜系统污染加剧;当以下情形显现时,需要清洗膜元件1. 标准化产水量降低 10以上2. 进水和浓水之间的标准化压差上升了153. 标准化透盐率增加 5以上以上的标准比较条件取自系统经过48 小时运行时的操作性能;日常操作时必需检测和记录每一段压力容器间的压差 P,随着元件内进水通道被堵塞,P将增加;需要留意的是,假如进水温度降低,产水量也会下降,这是正常现象并非膜的污染所致;预处理失常或回收率的增加将会导致产水量的下降或透盐率的增加;当观看到系统显
20、现问题时,此时元件可能并不需要清洗,但应当第一考虑这类缘由;在线清洗设备如下1. 药剂槽:容量 500L2. 药洗泵: CDL16-203. 清洗剂 A 剂: AP-150, 25 公斤 / 次4. 清洗剂 B 剂: BK-840, 25 公斤 / 次5. 药洗周期:每月定期保养清洗或按以上标准判定6. 清洗方式:内循环清洗,按循环、浸泡、冲洗进行;7. 清洗时间:每种药剂 1 小时或以上;在线药洗假如不能到达它的原有成效, 这时最好进行运回 单支独立 清洗 ,此时采纳大流量,高浓度,延长清洗时间或更换清洗剂配方来清洗膜管,使膜管尽可能地复原产水量和脱盐率;单支独立清洗假设不能复原,就需要 更
21、换膜管 ,以免影响生产 ;2-2-10 热交换器反渗透膜管的水通量受温度影响特别大,见1-3-3温度对反渗透膜的影响; 在北方地区一般都增设热交换器,提高反渗透进水温度,一般利用比例式掌握阀使温度掌握在25左右;主要设备如下:1. 热交换器:热交换器面积为2.53 2. 出入口径: 1.5 3. 热源:蒸汽4. 掌握:比例式掌握阀自动掌握3. 安装与操作3-1 膜管安装如图本反渗透内装 GE OSMONICS AG-8040F 操作极限参数如下 :膜的类型 聚酰胺复合膜00最高运行温度 45C113 F最高运行压力 41bar 600psi最大压差 1bar 15psi3最大进水流量 15m/
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